强化生物脱氮工艺在污水处理厂升级改造中的应用

□文/石晓川

强化生物脱氮工艺在污水处理厂升级改造中的应用

□文/石晓川

某污水厂在结合自身特点与未来发展要求的基础上，经过工艺比选及实际试验应用，决定采用强化生物脱氮工艺作为未来的新工艺并通过技术论证与试验，对强化生物脱氮工艺的实际处理效果与城镇污水处理厂的升级改造关系进行了研究。

污水处理厂；强化生物脱氮；升级改造

某城镇污水处理厂位于城郊结合部，随着周边城市人口的增加与工业的发展，生产、生活用水量日益增长，污水排放与日俱增，排放的污染物总量也越来越多，对城市水资源和环境造成了严峻考验，污水厂运行工艺及出水水质已达不到未来的城市发展规划及城市生态环境要求，为此需对其进行升级改造。

1 现状工艺流程

污水处理系统采用传统的活性污泥法，污泥处理采用厌氧中温消化，沼气搅拌，带式脱水机脱水。BOD、SS等主要污染物在进行处理后达到国家规定的二级出水标准，具体的工艺流程见图1。

2 进出水指标

1）原设计进出水指标见表1。

表1 原设计进出水指标 mg/L

2）改造后设计进出水指标见表2。

表2 改造后设计进出水指标 mg/L

3 污水厂改造工艺的选择

3.1 工艺选择的原则

1）根据周边区域的实际情况，决定是否在现有厂区内进行升级改造；是否可以征地，如不征地，则应采用占地较小的处理工艺。

2）尽量减小对现有构筑物的改动，对现有活性污泥处理构筑物要充分利用，缩短断水的频率和周期，减少临时处理的各项费用。

3）充分利用污水厂现有的运行管理经验，不要对日常运行程序大范围进行改变。

4）选择的工艺运行费用应相对较低且易于实施，尽量缩短施工周期，使改造过程中少停水、不停水。

5）检测进水水质是否具有良好的可生化性；对氨氮、有机物等主要污染物应采用生化法进行处理，降低运行费用。

3.2 确定工艺

鉴于水质的实测情况，处理工艺应具有较强的硝化和反硝化能力才能满足要求。考虑到曝气生物滤池工艺受进水SS的限制，导致其进水BOD较低，浪费碳源，投加大量甲醇后运行费用很高，不适用本水质的情况。因此综合考虑下选择了强化生物脱氮工艺作为最终工艺。

4 强化生物脱氮工艺

4.1 简介

强化生物脱氮工艺具有高效的脱氮功能，其生物反应池由一个厌氧池、一个转碟曝气的缺氧曝气区和2级微孔曝气池组成。

该工艺将处理分为3个阶段并让每一段保持不同的DO浓度。

第1段为厌氧池，作用为生物除磷，以减少化学除磷的加药量。下一段采取硝化、反硝化同步进行，通过控制转碟曝气池的DO浓度，来完成同步反应，将氮的去除率大大提高。最后一段使用鼓风曝气，由二级微孔曝气池组成，该曝气池为好氧反应的精细反应区，溶解氧控制在1.5～2.6 mg/L。从此曝气池出水后进入后边的二沉池，从而达到了泥水分离的目的。

该工艺具有如下特点。

1）同时硝化与反硝化反应节约了碳源。该工艺的中心原理为缺氧曝气，DO值是影响需氧量的关键因素，降低了需氧量，迅速加大了氧传递效率。

2）氧传输效率高。由于前半部分为机械式曝气，后半部分为微孔式曝气，前后不同的曝气形式组合，大大提高了曝气的速率。

4.2 试验研究

近一年来，进行了以强化生物脱氮工艺为核心的同步硝化、反硝化工艺试验。

1）试验情况。以生物反应池为试验目标，只对曝气池进行了简单而有效的改造和优化，从而达成硝化和反硝化同步反应的作用，达到生物脱氮，提高总氮、氨氮的去除效果，保障出水排放达标。

将生物反应池改造后维持原有的工艺流程，不对其他构筑物做改动，仅将曝气池改造成一个缺氧曝气式的立环氧化沟与二级微孔曝气的工艺。

曝气池改造后分成3个处理工段，在每一个工段中 DO的浓度不同，分别为 0、0.6、1.9 mg/L，在溶解氧浓度为0～0.6 mg/L的缺氧曝气工段中采取了硝化反硝化的同步反应技术，也就是通过控制DO浓度、氧化还原电位来达到在缺氧曝气的反应池内进行同步硝化与反硝化反应，将氮、磷的去除效率提高。

2）试验结论。

（1）硝化、反硝化的同步反应工艺可实现缺氧硝化，从而节约了大量能耗。

（2）强化生物脱氮工艺具有很强的硝化功能。由于采用了硝化、反硝化同步反应工艺，就算在冬季低温（10～12℃）和短泥龄（10 d）条件下也能达到较好的硝化效果，出水氨氮能够稳定达到国家一级A标准。

（3）强化生物脱氮工艺TP须采用化学除磷方法才能达标。由于受进水碳源不足和污泥回流硝酸盐的影响，系统出水TP不能达标，出水平均为3 mg/L。

（4）出水TN不达标。由于受到进水碳源不足的影响，TN去除率保持在41%左右；通过投加碳源可使出水TN达标，当投加碳源6 t/d时，TN平均去除率可提高到57.9%，出水TN平均为23 mg/L。当投加碳源量为9 t/d时，出水TN预计能达到国家一级A标准。

4.3 主要改造内容及新工艺流程

根据强化生物脱氮的特点结合实际情况，主要改造内容为新建转碟曝气池，在该池前设置厌氧区以利于除磷；新建好氧曝气池；改造二沉池。改造后具体的工艺流程见图2。

5 结语

通过试验可以看出，对于城镇污水厂改造项目来说，强化生物脱氮工艺所采用的同步硝化、反硝化技术，在投加一定的碳源基础上，可以保证在短泥龄和冬季低温条件下可以取得很好的硝化效果，出水总氮和氨氮能够保持在一级A标准，符合城市发展和环境要求。从资金投入上来讲，强化生物脱氮工艺对现有构筑物、建筑物的改动都不是很大，增设构筑物也不多，比较符合城镇污水厂改造对资金、环境、土地利用等方面的要求，由此可以看出强化生物脱氮工艺无论从资金、技术、合理性上讲都具有一定特点，应逐步在城镇污水厂改造工程中推广并应用。

X703.1

C

1008-3197（2011）06-48-02

2011-08-15

石晓川/男，1985年生，助理工程师，天津创业环保集团股份有限公司，从事工程项目管理工作。